Чому етична проблема — найсерйозніша для штучного інтелекту
17 Березня , 2017
Хід будівництва тестового треку Hyperloop One в пустелі Невада
17 Березня , 2017

Наступне покоління електрокарів буде їздити на морській воді

На такі перспективи наштовхує інформація, яка надійшла з Південної Кореї, про створення консорціуму з розробки водно-соляних батарей.

Озвучена днями південнокорейськими фахівцями у сфері енергетики інформація, про перспективний напрямок, по створенню порівнянних по ємності з літій-іонними водно-сольових акумуляторних батарей, які можуть використовуватись в електромобілях наступного покоління, вказує на появу перших прототипованих зразків унікальних за своїми властивостями і наддешевих акумуляторів на морській воді вже в 2018 році.

Созданы батареи на морской воде, способные заменить литий

Команда вчених, що працюють над проектом

Як мінімум, до цього часу, планують представити діючу розробку вчених які об’єднались в рамках спільного проекту організацій — Korea Electric Power Corporation (KEPCO) і Korea East-West Power Company Ltd (EWP), з якими будуть співпрацювати фахівці з Національного Інституту Науки і Технології (UNIST).

Спільна угода провідних південнокорейських енергокомпаній передбачає виділення на дослідницькі роботи $4,35 млн, яких, на думку учасників проекту, вистачить для завершення досліджень та комерційного запуску масштабного виробництва унікальних акумуляторів на світовий ринок. Варто врахувати, що на наукові пошуки в цьому напрямку UNIST раніше отримав значні субсидії з боку держави, виділив $6,09 млн на створення батареї на основі морської води.

Перспективи, які відкриваються перед світовою промисловістю після появи водно-сольових акумуляторів рівними по ємності з літій-іонними «побратимами», зачіпають практично всі сфери виробництва, включаючи енергетичний сектор.

Сьогодні акумулятори на базі літію є основою для створення електрокарів, які використовують стандартизовані акумуляторні елементи для формування ємною батареї автомобільної загальною ємністю від 60 до 100 кВт.ч, як це сталося з модельною лінійкою американського автоконцерну Tesla.

Вже наявні на ринку моделі автомобілів на електротязі під брендом Tesla Model дозволяють автовласникам долати до 550 кілометрів шляху на електричній тязі, позбавляючи навколишнє середовище від шкідливих для неї вихлопів.

Следующее поколение электрокаров будет ездить на морской воде

Розроблений акумулятор морської води

Принцип роботи нового акумулятора вчені описали в журналі American Chemical Society.

Екологічно чистий автотранспорт — головний пріоритет для розвитку сучасного автомобілебудування, вустами керівників найбільших автоконцернів пообіцяв вже до 2020 року представити десятки комерційних моделей електромобілів за доступними для споживачів середнього достатку цінами.

Основні проблеми при створенні економічно вигідного електричного транспорту залишаються незмінними вже протягом останніх 20 років — недостатня ємність літій-іонних батарей для забезпечення потрібної автономності, яка супроводжується величезною вагою акумуляторних елементів і надмірно високою ціною. Додаткова складність — швидкість зарядки акумуляторів, поки залишається самим хворим місцем сучасних електрокарів.

Проект південнокорейських вчених, започаткований спільно з корпораціями енергетичного сектора Південної Кореї, дозволяє вирішити відразу всі проблеми. По-перше, собівартість виготовлення батарей для електромобілів скорочується в сотні разів, що обумовлено значним спрощенням технології виготовлення елементів і використанням наддешевого матеріалу — звичайної морської води.

Принцип дії водно-сольового акумулятора ідентичний зв’язці Li-Ion. Накопичення енергії всередині ємності відбувається шляхом вилучення іонів натрію з морської води під дією електричного струму, зберігаючи їх в катодному стані до вилучення. Вироблення енергії відбувається за зворотним принципом — після появи електрохімічного розряду натрій вивільняється з анода, вступаючи в хімічну реакцію з водою і киснем, утворюючи гідроксид натрію на катоді.

Єдина поки проблема — забезпечити прийнятні для комерційної експлуатації параметри щільності зберігання електроенергії, які, поки, залишаються надмірно низькими.

Созданы батареи на морской воде, способные заменить литий. Фото №1

Комплект для морської води

Мета групи фахівців з південнокорейського консорціуму — забезпечити щільність зберігання енергії в водно-соляний батареї на рівні 10 Вт·год, що можна порівняти з Li-Ion рішеннями для мобільного ринку, вже до 2018 року. Пізніше, після проведення додаткових досліджень, передбачається збільшити цей показник до 20 Вт·год, вдвічі поліпшивши доступні літій-іонним батареям значення.

Говорячи про параметр безпеки, варто враховувати структуру такої ємності — наявність всередині морської води автоматично сприяє зниженню ризику загоряння внаслідок різкого збільшення сили струму до абсолютного нуля. Літій, який має тенденцію до займання,  вже став приводом для найбільшого скандалу, який змусив корпорацію Samsung всерйоз задуматись про необхідність підвищення рівня безпеки експлуатації літій-іонних батарей в смартфонах і планшетах лінійки Galaxy.

Через нульовий ризик загоряння, водно-сольові акумулятори отримують ще одну перевага порівняно з наявними в масовому випуску аналогами — можливість організації прискореної зарядки, порівнянної по швидкості наповнення батареї із заправкою бака автомобіля з двигуном внутрішнього згоряння.

Саме це є кінцевою метою роботи вчених — створення недорогої альтернативи машин з ДВЗ за порівнянною або більш низькою вартістю виробництва зі збереженням того ж рівня комфорту при експлуатації. Сьогодні власникам Tesla Model S P100D для заряджання вбудованих акумуляторів доводиться тримати авто біля розетки протягом 12-14 годин, тоді як новітні технології швидкої підзарядки незабаром дозволять зменшити цей час до 15-20 хвилин.

А застосування морської води в акумуляторі замість літію суттєво спростить завдання, яке стоїть перед промисловістю, повністю виключивши фактор підвищеної пожежонебезпеки при прискореній зарядці, зі списку потенційних мінусів технології.

Созданы батареи на морской воде, способные заменить литий. Фото №2

Це монетоподібна батарея на морській воді, розроблена дослідницькою групою UNIST

Якщо задум ініціаторів проекту дійде до етапу комерціалізації, то вже наступне покоління електрокарів, що формується у проектних відділах провідних автовиробників з Європи, США та Азії, зможе їздити на морській воді.

При цьому вироблення необхідних обсягів електроенергії, потрібної для зарядки водно-сольових акумуляторів електромобілів майбутнього, буде відбуватися вже звичними способами — шляхом спалювання вуглеводнів, включаючи газ, вугілля і нафтопродукти, а також поступово набираючими темпи сферами сонячної і вітряної електроенергетики.

Тут для готового рішення на базі морської води знайдеться ще одне застосування — створення дешевих у виробництві ємностей для зберігання надлишків електроенергії виробленої з енергії Сонця і вітру. Іншими словами, від результатів роботи корейців в буквальному сенсі залежить майбутнє всього енергетичного комплексу планети, якому «акомпанує» автомобільна та електронна промисловість.

Перспектива появи недорогих і вдвічі більших по ємності батарей для електрокарів та мобільних гаджетів — смартфонів, планшетних комп’ютерів, ноутбуків і аксесуарів, дозволить суттєво поліпшити ситуацію у всій галузі за рахунок підвищення попиту на здешевілу продукцію виробничих гігантів.

LEU
LEU
Головний редактор сайту uaengineer.com.ua

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: